太阳能储能地板设计及传热模型仿真分析

编号 zgly0001649428

文献类型 期刊论文

文献题名 太阳能储能地板设计及传热模型仿真分析

作者 周玉成  宋明亮  马岩  杨春梅  张佳微  邓英健  蒋婷 

作者单位 山东建筑大学信息与电气工程学院  东北林业大学机电工程学院 

母体文献 林业科学 

年卷期 2018年11期

年份 2018 

分类号 TU832 

关键词 储能地板  太阳能  结构设计  传热模型  仿真分析 

文摘内容 【目的】提出一种新型太阳能储能地板供暖系统,为家用型供暖地板系统的设计和研究提供参考和理论基础。【方法】首先介绍太阳能储能地板总体结构和构成,基于三维软件绘制太阳能储能地板供暖系统的三维实体;然后分析太阳能储能地板的工作原理和传热过程,对室内地板供暖系统的主要工作过程进行分析;最后根据热平衡关系对太阳能储能地板供暖系统中的铝芯-地板-保温层系统传热数学模型,对各控制单元的数学关系模型进行离散化,采用MATLAB软件对数学模型进行仿真,得出铝芯和地板截面的温度分布云,并结合ANSYS软件对铝芯-地板-保温层系统进行仿真,得出系统温度分布云。【结果】由铝芯温度分布云可知,铝芯宽度方向温度传热速度不同,长度方向温度呈中间高、两端低的趋势;总体温度大于30℃的比例较大,且温度分布在40℃左右的区间也较大,铝芯的传热效果较好。通过Origin 9.0软件对提取的数据进行曲线拟合,得到铝芯板材2 m处宽度方向温度分布二次曲线,其相关系数R~2=0.989 5,值接近1,曲线拟合效果较好。从地板截面温度分布云可知,地板传热速度较慢,与自身导热系数有关。经过ANSYS软件模拟仿真求解,得到太阳能储能地板供暖系统的温度分布情况,地板面温度分布基本呈两端高、中间低的趋势,最后稳定在24℃左右。试验分析表明,随着时间增加,地板面温度不断升高,升温50 min时,地板面最低温度为20.5℃,拟合度为85.42%,模型准确度较好。【结论】本研究所设计的太阳能储能地板,经模型建立、温度分布仿真及试验验证,理论模型与实际情况的拟合度较高,可为太阳能储能地板设计和研究提供一定思路,有利于新时期太阳能储能地板的发展利用。